移动数据通信概述.ppt

1、第十八讲 移动数据通信系统概述,2,主要内容,移动数据通信的概念 移动数据通信的交换技术 移动数据通信网,3,概 述,1. 基本概念 数据是具有某种含义的数字信号的组合, 如字母、 数字和符号等。 这些字母、 数字和符号可以用离散的数字信号(主要是二进制形式)逐一准确地表达出来, 例如, 可以用不同极性的电压、电流或脉冲来代表。同样, 也可以按照某种规则把离散的数字信号恢复成相应的原始字母、 数字和符号的形式。 数据通信就是依照一定的协议, 利用数据传输技术在两个终端之间传递数据信息的一种通信方式和通信业务。 它可以实现计算机与计算机、计算机与终端以及终端与终端之间的数据信息传递, 是继电报、

2、电话业务之后的第三种最大的通信业务。,4,移动数据通信是无线数据通信中常见的一种。与一般的数据通信相比较, 它强调的是通信双方位置的不固定性和信息传输链路的无线性。 具体来讲, 它是指无线数据终端中心主机或其他无线终端之间采用无线连接, 通过无线电波传递数据的一种通信手段。通过与有线数据网络的互联, 移动数据通信能够将有线数据网络的应用扩展到移动和便携式终端。,5,移动数据通信系统指的是移动数据通信软、硬件的综合。 其硬件构成与移动电话通信系统比较相似, 通常也是蜂窝或类蜂窝网络, 主要组成部分包括移动数据基站、移动交换和控制中心、网络管理中心等, 而用户终端可以是无线调制解调器和信息处理设备

3、(如便携式计算机), 也可以是具有数据收发和处理能力的智能终端(如支持WAP功能的手机)。 在电信领域中, 信息一般可分为话音、 数据和图像三大类型。因而数据通信在通信领域中具有举足轻重的地位。尤其是近年来, 随着移动通信技术的不断完善和人们对数据通信需求的日益增长, 移动数据通信更加受到重视并得以大力发展。,6,2. 移动数据通信的特点 与其他的移动通信相比, 移动数据通信具有如下特点: (1) 网络设备简单, 组网方便、 灵活; (2) 通信快速、 方便, 覆盖面广; (3) 信息传输的准确性和可靠性高; (4) 可以作为各种有线数据网络的延伸与补充; (5) 系统结构可扩充, 系统可用性

4、高。 ,7,3. 移动数据通信的应用 (1) 在线交易。 销售点(POS)业务、 电子商务(信用卡鉴别、 订单输入、 存货清单、 信息查询等)、 自动出纳机(ATM)、 电子银行等; (2) 日常通信。短信息、双向寻呼、无线电子信箱、 Internet或Intranet无线接入、点播信息、投递业务的路由选择、 无线传真等; (3) 监测和报警。 野外作业与服务、 车队调度与管理、 定位系统、 公用事业(水、 电、 煤气等)读表、公共安全(防火防盗)等。,8,4. 移动数据网络的分类 1) 寻呼网络 寻呼机是最便宜、方便与有效的数据通信手段。单向寻呼机数据通信适用于仅传输数据而不需获得应答的移动

5、用户, 文件长度为80100个字符, 可供通知、短新闻、股票信息等业务使用; 双向寻呼机的问世提供了可以互相传送信息的功能。 此外, 尚有一种增强型寻呼机, 可送文本信息, 由字母型寻呼机或PCMCIA卡接收。单向文本还可在一种配有小型显示器(80个字符)的新型便携式电话机上接收。,9,2) 无绳网络 无绳数据通信以无线电波(主要是微波波段的电磁波)、 激光、红外线等代替部分的或全部的电缆, 作为网络设备之间主要的通信传输媒介。 其具体的数据业务为: 数字传真、 可视图文、可视电话、计算机文件传输等多种业务。CT-2(第二代无绳电话)由于在速率和协议方面的限制, 通常只能提供2400 b/s或

6、4800 b/s的低传输速率, 而欧洲制定的泛欧无绳通信DECT(数字增强型无绳电话)则可以提高数据传输速率。无绳数据通信的特点是: 移动性; 灵活的终端布局; 初装费用较低; 恶劣环境下可以通信; 摆脱电缆的束缚等。,10,3) 增强型专用移动无线(ESMR)系统 ESMR在用于话音通信及车辆调度的同时, 也可以提供数据业务。 其特点是以低价格提供话音及数据的集成业务, 话音还可作广播用。 ESMR适用于传送集成的话音数据、 车队调度、寻呼、短E-mail(小于190个字符)等业务, 其传输速率为4.8 kb/s。,11,4) 无线数据广播网 如美国Motorola公司下属EMBARC公司提

7、供的电子信箱广播网, 又称为EMBARC网, 是一个单向广播式的传输网络。 用户可从接在x.400网点上的任一个电子信箱系统上发信, 终端用户可以使用装有特殊接收器的任何便携式电脑接收。这种特殊接收器产品有New Stream、 SKY Stream和News Card等。信息发送者发送的信息可通过EMBARC网向全国的许多移动用户广播发送Email。,12,5) 个人通信系统(PCS) PCS的工作过程是, 把数据从用户单元送到数字基站, 再送到公用网络。传输速率为4.825.6 kb/s, 适合于传送140个字符以下的短信息, 目前主要用于E-mail, 其主要优点是用户设备体积小。,13

8、,6) 无线局域网(LAN) 无线LAN的特点是无需建立额外的网络连接, 无需考虑位置地域, 就可为移动用户提供所需的连接。 根据其应用情况, 最多可连接100个用户, 其覆盖范围约5平方英里, 采用新型天线覆盖范围可达25平方英里, 数据速率可达110 Mb/s。无线LAN的产品可分为微波、红外线及激光三类。 在微波频段又分为窄带网和扩频网, 扩频网根据微波所处的频段和采用的扩频方式(直扩和跳频)又可细分。目前的扩频局域网产品大多数为900 MHz及2.4 GHz频段。,14,7) 一点多址数字微波系统 利用一点多址数字微波系统作为本地交换机至用户间的传输通道(无线接入)。该系统采用时分复用

9、(TDMA)的传输方式。 对于话音业务, 采用按需分配时隙的方法来完成对信道的分配; 对于数据、 电报等非电话业务, 则采用预先分配的方式。在一点多址数字微波系统上传输数据, 具有适应性强, 能适应各种复杂的地形、 地貌, 不易遭受破坏, 以及覆盖区域广等优点。 该系统的单跳站距离为45 km, 加中继后可延伸到450 km。,15,8) 微蜂窝数据通信网(MCDN) MCDN工作在902928 MHz, 采用导频技术, 能提供多种入网方式和都市区域的大范围覆盖。 数据传输速率为77 kb/s, 比现有的无线数据通信快好几倍, 用户电脑通过无线Modem即可与其他用户建立通信。由于MCDN的传

10、输速率高、费用低廉, 已经进入了美国、 日本和欧洲等通信市场。,16,9) 移动卫星数据通信系统 移动卫星通信系统是为移动用户提供数据通信的重要手段之一。它是以卫星为基础, 在广大地域为行进中的车、船、飞机等移动体提供多种业务的系统, 即通过卫星实现移动台与固定台、 移动台与移动台以及移动台或固定台与公众网用户之间的通信。 它既有卫星通信覆盖面宽, 又有移动通信的灵活服务的特点。 移动通信的业务类型主要有无线电寻呼、 双向报文传输、 位置测定和导航、移动无线电等。双向卫星通信可用于传送短信息, 速率为55 b/s9.6 kb/s。低轨道卫星通信系统特别适合于小型、 低功率、 便携用户终端及移动

11、数据应用。,17,10) POS(销售点)网络 POS商业销售点实时服务系统, 是商务单位经办人员办理持卡交易交换数据的辅助工具, 是实现商业自动化的重要基础。 POS系统属于专用系统。DataTac和CDPD系统均能提供POS的功能。 11) 蜂窝移动通信网 蜂窝移动通信网中, 无论是模拟网络(如TACS)还是数字网络(如GSM)都以话音通信为主, 但同时也可以有很强的数据通信能力。,18,移动数据交换方式分类 1) 电路交换方式 在数据通信网发展初期, 人们根据电话交换原理, 发展了电路交换方式。该方式的特点是用户要实现通信必须先建立一个呼叫, 并且始终占据着该呼叫信道, 直到数据传输结束

12、。,19,电路交换方式流程图,20,由于电路交换的接续路径是采用物理连接的, 在传输电路接续后, 控制电路就与信息传输无关, 所以电路交换方式的主要优点是: (1) 信息传输延迟小。就给定的接续路由来说, 传输延迟是固定不变的。 (2) 信息编码方法、信息格式以及传输控制程序等都不受限制, 即可向用户提供透明的通路。,21,电路交换的主要缺点是: (1) 电路接续时间长。 (2) 线路利用率低。 (3) 兼容性要求高。 (4) 系统可靠性较差。,22,2) 分组交换方式 该方式的特点是以报文分组为基本单位在无线信道上传输, 传输过程不用呼叫建立, 更不用线路拆除, 而且信道并不被某一用户长期独

13、占, 而是多个用户的“数据”共享。 其具体过程为: 当用户要发送数据信息时, 先把信息报文暂存于发端的存储装置中, 并划分为固定长度的多个分组, 每个分组前都加上固定格式的分组标题, 用于指明该分组的发端地址、 收端地址及分组序号等, 报文及其分组的构成格式如图4-2所示。 然后选用空闲信道, 将数据报文以分组形式依次发送出去。按照存储转发机制, 各分组在各交换节点之间传送比较灵活, 分组交换节点不必等待整个报文中的其他分组到齐, 而是一个分组一个分组地转发, 因而各个分组的传输线路可以不同, 到达接收端的顺序也可能与发送时不一致。 但依据各分组前的标题信息, 可以重排分组顺序, 从而恢复原始

14、报文信息。 ,23,报文及其分组的构成格式,24,分组交换过程示意图,25,分组交换方式的主要优点是: (1) 可使多个用户(移动终端系统)共享同一信道, 因而大大提高了信道利用率, 尤其是传输小数据量业务时, 信道利用率高; (2) 由于分组在各节点之间的存储转发非常灵活, 因而很少发生网络拥塞; (3) 缩减了节点所需的存储容量。由于数据是以分组形式传输的, 因而各个节点在某时刻只需暂存某个分组的信息, 而不必存储整个报文的信息; (4) 采用前向纠错和反馈重传的检错和纠错协议, 使发生差错的概率大大降低, 提高了传输的可靠性; (5) 由于通信的费用通常是基于传输的信息量而非连接的时间,

15、 因而由差错引起的重传不会增加用户的费用。,26,分组交换的主要缺点是: (1) 时延较大, 实时性相对较差; (2) 对网络中交换节点的要求高, 相邻交换节点之间要实现数据传输与数据链路控制规程所要求的各项功能, 而且每一交换节点上还要完成分组的存储与转发、路由选择、流量控制、 拥塞控制、用户入网连接以及有关网络维护、管理等诸方面的工作; (3) 通信协议复杂度增加, 这里的通信协议主要包括两类: 一类是与数据通信网有关的协议, 包括网内节点与节点间, 以及网与终端系统间的协议; 另一类是终端系统与终端系统之间的协议, 它们是在前一类协议所实现的功能基础上, 为了实现终端系统间的互通与达到一

16、定的应用目的所必须的协议。 ,27,蜂窝移动数据通信 1) 电路交换型蜂窝移动数据通信 电路交换蜂窝移动数据通信是指, 在现有的蜂窝移动通信网络(模拟蜂窝网及数字蜂窝网)上, 通过专门的调制解调器来实现透明的数据通信业务, 其原理类似于电话网上的数据传输, 其数据交换方式是典型的电路交换, 具有电路交换的特点。 由于电路交换方式实施相对简单、使用费用较低, 因而在移动数据初期占据主导地位。 目前, 电路交换型的数据业务主要由模拟蜂窝系统、GSM、 DCS 1800及PCS(个人通信系统)等提供。,28,2) 分组交换型蜂窝移动数据通信 分组交换型蜂窝移动数据网有两种类型: 一种是独立的专用分组交换蜂窝数据系统, 采用专门的移动数据通信标准; 另一类是基于现有蜂窝移动电话网的分组交换移动数据网, 这类网络通常是与蜂窝移动电话网共享频率和部分